Способ изготовления камеры жидкостного ракетного двигателя

Авторы патента:

Никитин Владимир Викторович (RU)

Удинцев Петр Геннадьевич (RU)

Чунаев Владимир Юрьевич (RU)

Кошлаков Владимир Владимирович (RU)

Федотов Юрий Дмитриевич (RU)

Ширяев Михаил Иванович (RU)

Миронов Вадим Всеволодович (RU)

F02K9/62 - камеры сгорания

Владельцы патента RU 2480611:

Открытое акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" (RU)

Изобретение относится к ракетной технике, точнее - к способам изготовления камер ЖРД. Камера сгорания, сопло и раструб изготовляют в виде отдельных механически обработанных секций, на стыкуемые поверхности которых наносят высокотемпературную клеевую композицию, и устанавливают на технологическую оправку со стыковкой секций и отверждением клеевой композиции в стыках последних, затем на наружные поверхности секций камеры сгорания, сопла и примыкающей к соплу части раструба наносят сплошной слой высокотемпературной герметизирующей клеевой композиции, на который наматывают слои волокнистого материала со связующим, после чего выполняют термообработку с отверждением клеевой композиции и связующего и удаляют технологическую оправку, а затем производят карбонизацию, пироуплотнение, механическую обработку и наносят термостойкое покрытие на поверхности камеры ЖРД. Изобретение обеспечивает повышение герметичности камеры ЖРД. 5 ил.

Известен способ изготовления камеры жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), включающий изготовление камеры сгорания, сопла и раструба из волокнистых материалов со связующим, механическую обработку и нанесение на камеру ЖРД термостойкого покрытия, усматриваемый из патента RU 93438 на полезную модель «Модель камеры жидкостного ракетного двигателя», опубликовано 27.04.2010.

По своим признакам и достигаемому результату этот способ наиболее близок к заявляемому и принят за прототип.

Недостаток известного способа заключается в малой надежности, так как его использование не гарантирует герметичности камеры ЖРД при эксплуатации, особенно на участках камеры сгорания и сопла.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности способа.

Названный технический результат достигается благодаря тому, что в способе изготовления камеры ЖРД, включающем изготовление камеры сгорания, сопла и раструба из волокнистых материалов со связующим, механическую обработку и нанесение на камеру ЖРД термостойкого покрытия, согласно изобретению камеру сгорания, сопло и раструб изготовляют в виде отдельных механически обработанных секций, на стыкуемые поверхности которых наносят высокотемпературную клеевую композицию, и устанавливают на технологическую оправку со стыковкой секций и отверждением клеевой композиции в стыках последних, затем на наружные поверхности секций камеры сгорания, сопла и примыкающей к соплу части раструба наносят сплошной слой высокотемпературной герметизирующей клеевой композиции, на который наматывают слои волокнистого материала со связующим, после чего выполняют термообработку с отверждением клеевой композиции и связующего и удаляют технологическую оправку, а затем производят карбонизацию, пироуплотнение, механическую обработку и наносят термостойкое покрытие на поверхности камеры ЖРД.

Ниже, со ссылкой на прилагаемые чертежи - Фиг.1, 2, 3, 4, 5, дается описание предлагаемого способа.

Способ изготовления камеры ЖРД включает изготовление камеры сгорания, сопла и раструба из волокнистых материалов со связующим, механическую обработку и нанесение на камеру ЖРД термостойкого покрытия.

Способ характеризуется тем, что камеру сгорания, сопло и раструб изготовляют соответственно в виде отдельных механически обработанных секций 1, 2, 3 - Фиг.1 (что позволило наиболее нагруженную часть камеры - секцию с соплом, - выполнить отличной от остальных секций, например, с геликоидной намоткой ленты и расположением ее волокон основы и утка под углами в 45° к продольной кромке ленты), на стыкуемые поверхности которых наносят высокотемпературную клеевую композицию 4, и устанавливают на технологическую оправку 5 со стыковкой секций 1, 2, 3 и отверждением клеевой композиции 4 в стыках последних - Фиг.2 (что позволило выполнить секции камеры из материалов и со структурой более адаптированными к конкретным температурным и газодинамическим условиям эксплуатации).

Затем на наружные поверхности секции камеры сгорания 1, секции сопла 2 и примыкающей к ней части А секции раструба 3 наносят сплошной слой высокотемпературной герметизирующей клеевой композиции 6, на который наматывают слои волокнистого материала 7 со связующим, после чего выполняют термообработку с отверждением высокотемпературной клеевой композиции 6 и связующего с волокнистым материалом 7 - Фиг.3 (что позволило выполнить герметизацию тела камеры по упрощенной технологии).

Затем удаляют оправку 5, выполняют операции карбонизации, пироуплотнения, механической обработки и наносят термостойкое покрытие 8 на поверхности камеры ЖРД - Фиг.4 (чем обеспечивается достижение требуемых физико-механических и термостойкостных свойств камеры ЖРД). При осуществлении способа в качестве высокотемпературной герметизирующей композиции 6 может быть использован, например, клей-компаунд по патенту RU 2375402, а в качестве термостойкого покрытия 8, например, карбид кремния.

При эксплуатации камеры ЖРД, изготовленной по заявляемому способу, компоненты топлива подаются из форсуночной камеры 9 (на Фиг.5 показана тонкими линиями) в камеру сгорания 1, из которой продукты горения топлива высокотемпературным потоком под давлением истекают через сопло 2 и раструб 3. При этом часть газового потока входит в поры секций камеры сгорания 1 и сопла 2 и запирается в порах под давлением газового потока изнутри камеры ЖРД и препятствующего выходу из пор названных секций сплошного высокотемпературного герметизирующего слоя клеевой композиции 6 с закрепленным на ней композиционным материалом из отвержденных слоев волокнистого материала 7 со связующим (что позволило обеспечить в камере ЖРД повышенную герметичность в зонах камеры сгорания и сопла с критическим участком).

Способ изготовления камеры ЖРД характеризуется по сравнению со способом-прототипом повышенной надежностью.

Способ изготовления камеры жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), включающий изготовление камеры сгорания, сопла и раструба из волокнистых материалов со связующим, механическую обработку и нанесение на камеру ЖРД термостойкого покрытия, отличающийся тем, что камеру сгорания, сопло и раструб изготовляют в виде отдельных механически обработанных секций, на стыкуемые поверхности которых наносят высокотемпературную клеевую композицию, и устанавливают на технологическую оправку со стыковкой секций и отверждением клеевой композиции в стыках последних, затем на наружные поверхности секций камеры сгорания, сопла и примыкающей к соплу части раструба наносят сплошной слой высокотемпературной герметизирующей клеевой композиции, на который наматывают слои волокнистого материала со связующим, после чего выполняют термообработку с отверждением клеевой композиции и связующего и удаляют технологическую оправку, а затем производят карбонизацию, пироуплотнение, механическую обработку и наносят термостойкое покрытие на поверхности камеры ЖРД.

Изобретение относится к ракетной технике. .

Камера жидкостного ракетного двигателя // 2478814

Изобретение относится к ракетной технике. .

Камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги // 2465482

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно - к защите стенки камеры жидкостного ракетного двигателя особо малой тяги от перегрева при организации процесса горения.

Микродвигатель, применяемый прежде всего в качестве двигателя управления положением, двигатель малой тяги, содержащий такие микродвигатели, и способ изготовления микродвигателя // 2454560

Изобретение относится к микродвигателям (1), применяемым в качестве двигателя управления положением спутника. .

Камера жидкостного ракетного двигателя // 2451203

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). .

Жидкостный ракетный двигатель // 2450155

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). .

Жидкостный ракетный двигатель // 2450154

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано при создании безгенераторных жидкостных ракетных двигателей, работающих на криогенных компонентах, например кислороде и водороде.

Жидкостный ракетный двигатель // 2445501

Жидкостный ракетный двигатель // 2445500

Корпус камеры сгорания летательного аппарата // 2430306

Изобретение относится к области ракетных или реактивных двигательных установок. .

Способ организации рабочего процесса в космической двигательной установке на газообразном топливе // 2488712

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к организации процесса подготовки и сжигания газообразного топлива в камере сгорания

Жидкостный ракетный двигатель // 2490507

Жидкостный ракетный двигатель // 2493411

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано при создании трехкомпонентных жидкостных ракетных двигателей, работающих на криогенных компонентах, например кислороде, водороде и керосине. Жидкостный ракетный двигатель содержит, как минимум, один газогенератор, как минимум, один турбонасосный агрегат, органы питания и регулирования, кольцевую регенеративно охлаждаемую камеру с профилированным центральным телом, во внутренней полости которого установлены перечисленные агрегаты, смесительную головку, включающую корпус, блок подачи окислителя, преимущественно, кислорода, блок подачи основного горючего, блок подачи дополнительного горючего, блок огневого днища. В указанных блоках по концентрическим окружностям установлены коаксиальные соосно-струйные форсунки, образующие центральную и периферийную зоны. Коаксиальные соосно-струйные форсунки включают полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость блока основного горючего с зоной горения, при этом в наконечниках, как минимум, форсунок центральной зоны в выходной части имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, причем во втулке, между выступами наконечника, выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, входная - соединяется с полостью блока дополнительного горючего. Изобретение обеспечивает повышение полноты смесеобразования при работе на трехкомпонентном топливе. 5 ил.

Жидкостный ракетный двигатель // 2493412

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано при создании трехкомпонентных жидкостных ракетных двигателей, работающих на криогенных компонентах, например кислороде, водороде и керосине. Жидкостный ракетный двигатель содержит как минимум один газогенератор, как минимум один турбонасосный агрегат, органы питания и регулирования, кольцевую регенеративно охлаждаемую камеру с профилированным центральным телом, во внутренней полости которого установлены перечисленные агрегаты, смесительную головку, включающую корпус, блок подачи окислителя, преимущественно кислорода, блок подачи основного горючего, блок подачи дополнительного горючего, блок огневого днища. В указанных блоках по концентрическим окружностям установлены коаксиальные соосно-струйные форсунки, образующие центральную и периферийную зоны. Упомянутые коаксиальные соосно-струйные форсунки включают полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость первого горючего с зоной горения. В наконечниках, как минимум, форсунок центральной зоны в выходной части имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, причем радиально расположенные пазы выполнены таким образом, что периметр центральной части струи, ограниченный образующими лучей, составляет не более 3s, длина луча - 2,3…2,5s, где s - толщина луча, при этом число лучей равно трем, причем во втулке, между выступами наконечника, выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, входная - соединяется с полостью дополнительного горючего. Изобретение обеспечивает повышение полноты смесеобразования на всех режимах на трехкомпонентном топливе. 5 ил.

Устройство для гашения поперечных усилий вследствие отделения реактивной струи, действующих на сопло реактивного двигателя, и сопло реактивного двигателя // 2493413

Устройство гашения поперечных усилий включает устройства ориентации, установленные на сопле реактивного двигателя и содержащие первый узел, образующий тягу, второй узел, образующий звено крепления, и приводной узел. Первый конец тяги шарнирно укреплен на сопле. Первый конец звена крепления шарнирно закреплен на камере сгорания, а второй конец шарнирно прикреплен ко второму концу тяги. Первый конец приводного узла шарнирно закреплен на неподвижной конструкции летательной установки, а второй конец шарнирно прикреплен ко второму концу звена крепления. Каждая тяга содержит жесткий элемент, соединенный с двумя концами тяги, элемент, продольно деформируемый под действием усилия сжатия или растяжения, и средства для отсоединения жесткого элемента от концов тяги. Продольно деформируемый элемент жестко соединен с двумя концами тяги и содержит трубку, проходящую в продольном направлении тяги и снабженную множеством окружных щелей. Другое изобретение группы относится к соплу реактивного двигателя, содержащему указанное выше устройство для гашения поперечных усилий. Изобретения позволяют повысить надежность устройства гашения поперечных усилий. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

Жидкостный ракетный двигатель // 2494274

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано при создании трехкомпонентных жидкостных ракетных двигателей, работающих на криогенных компонентах, например, кислороде, водороде и керосине. Жидкостный ракетный двигатель содержит, как минимум, один газогенератор, как минимум, один турбонасосный агрегат, органы питания и регулирования, кольцевую регенеративно охлаждаемую камеру с профилированным центральным телом, во внутренней полости которого установлены перечисленные агрегаты, смесительную головку, включающую корпус, блок подачи окислителя, преимущественно, кислорода, блок подачи основного горючего, блок подачи дополнительного горючего, блок огневого днища. В указанных блоках по концентрическим окружностям установлены коаксиальные соосно-струйные форсунки, образующие центральную и периферийную зоны. Коаксиальные соосно-струйные форсунки включают полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость блока основного горючего с зоной горения, при этом в наконечниках, как минимум, форсунок центральной зоны в выходной части имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, причем во втулке, между выступами наконечника, выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, входная - соединяется с полостью блока дополнительного горючего, при этом наружный профиль указанных каналов эквидистантен профилю наконечника. Изобретение обеспечивает повышение полноты смесеобразования при работе на трехкомпонентном топливе. 5 ил.

Способ определения единичного импульса твердого топлива // 2494394

Изобретение относится к измерению характеристик твердых топлив для ракетных двигателей. Способ включает измерение реактивной силы продуктов газификации при сжигании образца твердого топлива, бронированного по боковой поверхности, причем измеряют реактивную силу и время полного сгорания образца твердого топлива, помещенного в бомбу постоянного объема, при давлении в диапазоне (0.5÷15)МПа, создаваемом инертным газом, например азотом или аргоном, причем объем бомбы и масса образца находятся в заданном соотношении, а величину единичного импульса определяют по расчетной формуле. Достигается возможность определения единичного импульса при использовании малоразмерных образцов топлива в лабораторных условиях без использования крупногабаритного стендового оборудования и взрывозащищенных боксов. 2 ил.

Камера жидкостного ракетного двигателя // 2497013

Изобретение относится к ракетным двигательным установкам особенно. Камера жидкостного ракетного двигателя содержит регенеративно охлаждаемую камеру сгорания с критическим сечением и соплом, смесительную головку, включающую корпус, блок подачи окислителя, преимущественно кислорода, блок подачи основного горючего, блок подачи дополнительного горючего, блок огневого днища. В указанных блоках по концентрическим окружностям установлены коаксиальные соосно-струйные форсунки, образующие центральную и периферийную зоны. Упомянутые коаксиальные соосно-струйные форсунки включают полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость первого горючего с зоной горения, при этом в наконечниках, как минимум, форсунок центральной зоны в выходной части имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, причем во втулке, между выступами наконечника, выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, входная - соединяется с полостью дополнительного горючего, при этом наружный профиль указанных каналов эквидистантен профилю наконечника. Изобретение обеспечивает повышение экономичности рабочего процесса. 5 ил.

Жидкостно-газовый реактивный двигатель // 2511877

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в качестве корректирующей двигательной установки космического аппарата. Жидкостно-газовый реактивный двигатель (ЖГРД) содержит бак, заполненный жидким рабочим телом - водой, с выходным отверстием в крышке, камеру и реактивное сопло. В камере жидкостно-газового реактивного двигателя установлен на выходе из бака разделитель фаз рабочего тела, после которого установлен регулировочный клапан с пружиной и электромагнитом. В ЖГРД камера снабжена устройством подогрева рабочего тела в области, прилегающей к выходному отверстию бака. Жидкостно-газовый реактивный двигатель создает реактивную тягу за счет истечения паров воды, которые образуются за счет процесса парообразования газа из жидкой фазы. Изобретение обеспечивает регулирование тяги, снижение энергопотребления двигателя и применение экологически чистого рабочего тела. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Система охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя // 2511942

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. В системе охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя, содержащей цилиндрическую камеру сгорания и сопло, содержащее, в свою очередь, сужающуюся и расширяющую части и критическое сечение между ними, выполненные в виде наружной оболочки, внутренней оболочки с основными ребрами постоянной толщины, образующими тракт охлаждения, и, по меньшей мере, один пояс завесы с тангенциальными отверстиями и коллектором, внутри которого установлена кольцевая деталь, согласно изобретению кольцевая деталь выполнена трапециевидной формы с полостью трапециевидной формы, на торцах кольцевой детали под углом к оси камеры сгорания выполнены входные и выходные отверстия. Пояс завесы может быть выполнен в месте стыка камеры сгорания и сопла на середине сужающейся части сопла. Может быть выполнено два пояса завесы. Изобретение обеспечивает улучшение охлаждения критического сечения сопла и увеличение удельной тяги двигателя. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.